Γεωλογία
Τα πετρώματα της περιοχής αποτελούνται από μεταμορφωμένα πετρώματα (που σχηματίστηκαν την Παλαιοζωική περίοδο) μέσα στα οποία έχουν διεισδύσει πλουτωνίτες (που σχηματίστηκαν τη Καινοζωική περίοδο) ενώ ο Στρυμόνας αποτελεί περίπου το διαχωριστικό όριο μεταξύ των μαζών της Ροδόπης στα ανατολικά και της Σερβομακεδονικής στα δυτικά, το οποίο χωρίζει τη λεκάνη των Σερρών σε δύο τμήματα. Στο ανατολικό τμήμα με τους ορεινούς σχηματισμούς της Βροντούς και του Ορβήλου κυριαρχούν τα μάρμαρα με εναλλαγές ή παρεμβολές σχιστολίθων, γνεύσιων και αμφιβολιτών. Στο δυτικό τμήμα με τους ορεινούς σχηματισμούς του Μαυροβουνίου – Δύσωρου και Κερκίνης κυριαρχούν γνεύσιοι, σχιστόλιθοι, μιγματίτες, οφιόλιθοι και αμφιβολίτες. Η πεδινή περιοχή αποτελείται από ιζηματογενή πετρώματα τα οποία προέρχονται είτε από αποθέσεις του ποταμού και των χειμάρρων της περιοχής είτε από θαλάσσια ιζήματα που σχηματίστηκαν σε παλαιότερες γεωλογικές περιόδους (Μειόκαινο – Πλειόκαινο – Τεταρτογενές). Στην περιοχή της λίμνης, ο σχηματισμός των δελταϊκών αποθέσεων του Στρυμόνα οφείλεται σε ρυθμικές εναλλαγές επεισοδίων ήρεμης και πλημμυρικής παροχής του ποταμού. Εδώ, υπάρχει ένα ανώτερο στρώμα ιλύος και χαμηλότερα στρώματα άμμου και ιλύος σε εναλλαγές.
Στην ευρύτερη περιοχή υπάρχουν θερμές πηγές στην επιφάνεια και γεωθερμικά ρευστά στο βάθος της λεκάνης των Σερρών. Οι πηγές της Νιγρίτας, του Σιδηροκάστρου και του Αγγίστρου οφείλονται στη δράση γεωθερμικών πεδίων μικρού βάθους, με θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 35-65ο C περίπου, με νερό καλής ποιότητας απαλλαγμένο από μεγάλες συγκεντρώσεις αλάτων. Στη περιοχή Ηράκλειας- Λιθοτόπου έχει εντοπιστεί ένα νέο γεωθερμικό πεδίο σε βάθος 220-450 m (πιθανώς να υπάρχει και σε μεγαλύτερα βάθη), με νερά χαμηλής περιεκτικότητας σε άλατα και υψηλές θερμοκρασίες (>60ο C)